JP2014205217A - 多軸締付装置及び多軸締付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小さな正五角形から大きな正五角形まで広く対応可能で且つ構造が簡単である多軸締付装置を提供することを課題とする。
【解決手段】第１係合部２４が正五角形３０の第１頂点３１に配置され、第２係合部２６が第３頂点３３に配置され、第３係合部２８が第４頂点３４に配置される。
【効果】第１〜第３係合部２４、２６、２８が、３つであるため、干渉することなく、互いに接近させることができ、極く小さな正五角形が描ける。また、アクチュエータ２３は１個であるため、多軸締付装置１０の装置構成が極めて簡単になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、５本のボルト締めに対応するほか４本のボルト締めにも対応可能な多軸締付技術に関する。

ブレーキディスクは、４本のボルトでホイールに取付けられるものと、５本のボルトでホイールに取付けられるものとが実用に供されている。
そこで、５本のボルト締めに対応するほか４本のボルト締めにも対応可能な多軸締付装置が各種提案されている（例えば、特許文献１（図９、図１０）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１は従来の多軸締付装置の基本原理を説明する図である。
図１１（ａ）に示すように、５個のソケット１０１〜１０５が、正五角形の頂点に配置されているため、一度に５本のボルトを回すことができる。

ソケット１０１は、ナットランナホルダ１１１に保持されるナットランナに付属する。ナットランナホルダ１１１が移動手段１２１により径外方へ移動されるため、ソケット１０１も径外方へ移動される。

また、ソケット１０２〜１０５は各々ナットランナホルダ１１２〜１１５に保持されるナットランナに付属する。これらのナットランナホルダ１１２〜１１５は、各々移動手段１２２〜１２５により旋回移動されるため、ソケット１０２〜１０５も旋回移動される。

結果、図１１（ｂ）に示すように、ソケット１０２〜１０５が正四角形の頂点に配置され、ソケット１０１が待機位置へ移動され、一度に４本のボルトを回すことができる。

しかし、特許文献１の技術には次に述べる点に改善の余地がある。
図１１（ａ）に示すように、ナットランナホルダ１１１〜１１５の先端は、先尖り形状とされているものの、干渉の問題があって、中心に寄せるには限界がある。すなわち、極く小さな正五角形の頂点にソケット１０１〜１０５を配置することができない。小さな正五角形から大きな正五角形まで広く対応させたいという要望がある。

また、ソケット１０１〜１０５と同数の移動手段１２１〜１２５が必要であるため、装置構成が複雑化する。装置構成の簡略化が求められる。

特開平８−１９７３４７号公報

本発明は、小さな正五角形から大きな正五角形まで広く対応可能で且つ構造が簡単である多軸締付装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、正多角形の頂点に配置される被締付部品を、回転させる複数の係合部が備えられている多軸締付装置であって、
前記頂点は、正五角形に反時計回りに配置される第１頂点〜第５頂点からなり、
前記係合部は、前記第１頂点に配置される第１係合部と、前記第３頂点に配置される第２係合部と、前記第４頂点に配置される第３係合部とからなることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、第２係合部は、第１頂点と第３頂点とを通る線に平行な第１レールに沿って移動可能に設けられ、第３係合部は、第１頂点と第４頂点とを通る線に平行な第２レールに沿って移動可能に設けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、第２係合部と第３係合部は、１個のアクチュエータで一括して移動されることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、第３係合部は、第２レールの側方へ待避可能とされていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１記載の多軸締付装置を用いて実施する多軸締付方法であって、
前記第１〜第３係合部を前記第１〜第５頂点に置かれる第１〜第５被締付部品のうちの３つに嵌めて回転させる第１締付工程と、
前記第１〜第３係合部を待機位置へ戻し、前記第１〜第５被締付部品のうち締付けていない２つに前記第１〜第３係合部のうちの２つを嵌めて回転させると共に前記第１〜第３係合部のうちの１つは被締付部品に嵌めるが回転させないで実施する第２締付工程と、からなることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項２又は請求項３記載の多軸締付装置を用いて実施する多軸締付方法であって、
固定状態の前記第１係合部に、前記第２係合部及び前記第３係合部を接近又は離すことで、所望の大きさの正五角形の頂点に前記第１〜第３係合部を配置する準備工程と、
前記第１〜第３係合部を前記第１〜第５頂点に置かれる第１〜第５被締付部品のうちの３つに嵌めて回転させる第１締付工程と、
前記第１〜第３係合部を待機位置へ戻し、前記第１〜第５被締付部品のうち締付けていない２つに前記第１〜第３係合部のうちの２つを嵌めて回転させると共に前記第１〜第３係合部のうちの１つは被締付部品に嵌めるが回転させないで実施する第２締付工程と、からなることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項４記載の多軸締付装置を用いて実施する多軸締付方法であって、
４角形又はそれ以上の偶数多角形の対角頂点又は隣接する頂点に前記第１係合部と前記第２係合部を配置すると共に前記第３係合部を前記第２レールの側方へ待避させる模様替え工程と、
前記偶数の被締付部品のうち２つに前記第１係合部と前記第２係合部を嵌めて回転させる第１締付工程と、
前記偶数の被締付部品のうち残りの２つに前記第１係合部と前記第２係合部を嵌めて回転させる第２締付工程と、からなり、この第２締付工程を少なくとも１回実施することで偶数の被締付部品の全てを締付けることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、係合部が３個であるため、正五角形の中心へ係合部を近づけることができる。加えて、係合部が３個であるため、装置構成が簡便になる。
よって、本発明によれば、小さな正五角形に対応可能で且つ構造が簡単である多軸締付装置が提供される。

請求項２に係る発明では、第２・第３係合部を移動することで、正五角形の形状を変更することができる。
よって、本発明によれば、小さな正五角形から大きな正五角形まで広く対応可能で且つ構造が簡単である多軸締付装置が提供される。

請求項３に係る発明では、第２係合部と第３係合部は、１個のアクチュエータで一括して移動される。従来の技術ではアクチュエータが５個であったが、本発明ではアクチュエータが１個で済むため、装置構造が簡単になる。

請求項４に係る発明では、第３係合部は、第２レールの側方へ待避可能とされる。第３係合部を待避させることで、第１・第２係合部で四角形の頂点に配置される被締付部品を締付けることができ、多軸締付装置の用途が拡大する。

請求項５に係る発明では、第１締付工程で３つの被締付部品を締め、第２締付工程で残りの２つの被締付部品を締める。係合部が３個であるため、正五角形の中心へ係合部を近づけることができる。加えて、係合部が３個であるため、装置構成が簡便になる。

請求項６に係る発明では、準備工程で正五角形の大きさを調節し、第１締付工程で３つの被締付部品を締め、第２締付工程で残りの２つの被締付部品を締める。 小さな正五角形から大きな正五角形まで広く対応可能で且つ構造が簡単である多軸締付装置が提供される。

請求項７に係る発明では、模様替え工程で第１・第２係合部を四角形などの偶数多角形の頂点に配置し、第１締付工程で２つの被締付部品を締め、第２締付工程で残りの２つの被締付部品を締める要領で、偶数多角形の頂点に配置した被締付部品の全てを締める。
正五角形配置に加えて、偶数多角形配置についても締付けが行えるため、多軸締付装置の用途が拡大する。

ナットランナを外した形態の多軸締付装置の正面図である。 多軸締付装置の分解図である。 本発明に係る多軸締付装置の正面図である。 第１締付工程及び第２締付工程を説明する図である。 準備工程を説明する図である。 模様替え工程を説明する図である。 ４つの被締付部品を締付ける工程を説明する図である。 図７の８−８線断面図である。 カメラの作用図である。 ローテーションマークの方向判定を説明する図である。 従来の多軸締付装置の基本原理を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の多軸締付装置１０は、自動二輪車のホイールへブレーキディスクをボルトにて取付ける際に用いる締付装置に好適である。すなわち、ホイールにブレーキディスクを装着する装着場所に設置される。この装着場所では、ホイールにブレーキディスクがセットされ、ボルトが人手又は機械により仮締めされる。この後に、本発明の多軸締付装置１０でボルトの本締め作業を実施することが推奨される。

図１に示すように、多軸締付装置１０は、運搬装置（例えば、図９、符号５５）で運搬される基板１１と、第１頂点３１〜第５頂点３５を有する正五角形３０の第１頂点３１と第３頂点３３とを通る線３６に平行になるようにして基板１１に固定される第１レール１２と、この第１レール１２に移動可能に嵌められる第１スライダ１３と、正五角形３０の第１頂点３１と第４頂点３４とを通る線３７に平行になるようにして基板１１に固定される第２レール１４と、この第２レール１４に移動可能に嵌められる第２スライダ１５と、第３頂点３３と第４頂点３４の中点３８及び第１頂点３１を通る線３９に平行になるように基板１１に固定される第３レール１６、１６と、これらの第３レール１６、１６に移動可能に嵌められる第３スライダ１７と、第１スライダ１３から立てられ第３スライダ１７に設けられる左カム溝１８に嵌る第１ピン１９と、第２スライダ１５から立てられ第３スライダ１７に設けられる右カム溝２１に嵌る第２ピン２２と、第３スライダ１７と基板１１との間に設けられ第３スライダ１７を移動させるアクチュエータ２３と、後述するナットランナとからなる。

運搬装置は、図９に示すロボット５５が好適であるが、同等の機能（三次元移動と回転）を有する搬送機構であれば種類は任意である。

図２に示すように、ソケットに代表される第１係合部２４を有する第１ナットランナ２５が基板１１に取付けられ、第２係合部２６を有する第２ナットランナ２７が第１スライダ１３に取付けられ、第３係合部２８を有する第３ナットランナ２９が第２スライダ１５に取付けられる。
加えて、撮像装置であるカメラ５４が基板１１に取付けられる。

出来上がった多軸締付装置１０は、図３に示す通りであり、第１係合部２４が正五角形３０の第１頂点３１に配置され、第２係合部２６が第３頂点３３に配置され、第３係合部２８が第４頂点３４に配置される。見方を変えると、第１〜第３係合部２８で正五角形３０が形成される。

以上に述べた多軸締付装置１０の作用を次に説明する。
図４（ａ）に示すように、正五角形３０の第１〜第５頂点３１〜３５に置かれるボルト又はナットなどの第１〜第５被締付部品４１〜４５が締付け対象となる。
先ず、図４（ｂ）に示すように、第１係合部２４を第１頂点３１に臨ませ、第２係合部２６を第３頂点３３に臨ませ、第３係合部２８を第４頂点３４に臨ませて、第１被締付部品４１、第３被締付部品４３及び第４被締付部品４４を回して締付ける。

なお、第１係合部２４を他の頂点３２〜３５に臨ませることもできる。第２係合部２６及び第３係合部２８も同様である。
したがって、この工程は、第１〜第３係合部２４、２６、２８を第１〜第５頂点３１〜３５に置かれる第１〜第５被締付部品４１〜４５のうちの３つに嵌めて回転させる第１締付工程となる。

締付けが終わったら、第１〜第３係合部２４、２６、２８を待機位置へ戻し、例えば、矢印のように７２°（＝３６０°／５）だけ時計方向に回す。

すると、図４（ｃ）に示すように、第５頂点３５に第１係合部２４が臨み、第２頂点３２に第２係合部２６が臨み、第３頂点３３に第３係合部２８が臨む。
第２被締付部品４２と第５被締付部品４５が締付け待ちで、第３被締付部品４３は締付けが終了している。
そこで、第３係合部２８は嵌めるだけで回転させない。その上で、第１係合部２４で第５被締付部品４５を回転させ、第２係合部２６で第２被締付部品４２を回転させて締付ける。
第１係合部２４で第２被締付部品４２を回転させ締付けることもできる。

したがって、この工程は、第１〜第３係合部２４、２６、２８を待機位置へ戻し、第１〜第５被締付部品４１〜４５のうち締付けていない２つに第１〜第３係合部２４、２６、２８のうちの２つを嵌めて回転させると共に第１〜第３係合部２４、２６、２８のうちの１つは被締付部品（この例では、符号４３）に嵌めるが回転させないで実施する第２締付工程となる。

以上の第１締付工程と第２締付工程とにより、５つの被締付部品４１〜４５を締付けることができた。

次に、図１及び図３で述べた第１・第２レール１２、１４及びアクチュエータ２３の作用を説明する。
図１において、第１レール１２は第１頂点３１と第３頂点３３とを通る線３６に平行に配置され、第２レール１４は第１頂点３１と第４頂点３４とを通る線３７に平行に配置されている。
図３において、アクチュエータ２３で第３スライダ１７を前進させると、第２係合部２６が線３６上を移動し、第３係合部２８は線３７上を移動する。

この移動により、本発明の準備工程を実施する。
すなわち、図５（ａ）にあった第２係合部２６と第３係合部２８が矢印のように移動する（準備工程）。
結果、図５（ｂ）に示すような小さな正五角形３０Ｂが描ける。この小さな正五角形３０Ｂの頂点３１Ｂ〜３５Ｂに置かれる第１〜第５被締付部品を上述した第１締付工程と第２締付工程で締付けることができる。

図３に示すように、第１〜第３係合部２４、２６、２８が、３つであるため、干渉することなく、互いに接近させることができ、極く小さな正五角形が描ける。
また、アクチュエータ２３は１個であるため、多軸締付装置１０の装置構成が極めて簡単になる。

次に、被締付部品の数が４つの例を説明する。そのために、次に述べる模様替え工程を実施する。
図６（ａ）に示すように、ブレーキディスク４７は、第１〜第５被締付部品４１〜４５でホイールに取付けられる。第１頂点３１と第３頂点３３の距離をＬ１とする。

また、図６（ｂ）に示すように、ブレーキディスク４８は、第１〜第４被締付部品４１〜４４でホイールに取付けられる。第１頂点３１と第３頂点３３の距離をＬ２とする。一般に、Ｌ２＜Ｌ１である。

そこで、図６（ｃ）に示すように、第２係合部２６を、線３６に沿って移動させることで、距離Ｌ１を距離Ｌ２に変更することができる。

図７に示すように、第１係合部２４を正四角形（正方形）４９の第１頂点３１に臨ませ、第２係合部２６を第３頂点３３に臨ませる。そして、第３係合部２８は使用しない第３係合部２８は。邪魔になる虞があるため、矢印のように待避させる（模様替え工程）。この待避に好適な構造は図８に基づいて後述する。

その上で、第１被締付部品（図６（ｂ）、符号４１）と第３被締付部品（図６（ｂ）、符号４３）を締付ける。次に、９０°回して第２被締付部品（図６（ｂ）、符号４２）と第４被締付部品（図６（ｂ）、符号４４）を締付ける。

なお、対象物が正六角形であれば、３工程で締付けることができ、正八角形であれば、４工程で締付けることができる。よって、偶数多角形の角数は四角形に限定しない。

図８に示すように、第３ナットランナ２９から回転ピン５１を延ばし、第２スライダ１５に挿入する。第２スライダ１５にねじ式のロックピン５２を設ける。ロックピン５２を弛めて、第３ナットランナ２９を旋回させ、ロックピン５２を戻す（ロック状態にする）ことで、図７で説明した第３係合部２８の待避が達成できる。

次に、図７に示したカメラ５４の作用を説明する。
普通のタイヤは前後どちらにも走れる構造になっている。一方、スポーツ走行に適したタイヤなどに回転方向が決まっている「回転方向性タイヤ」がある。この「回転方向性タイヤ」ではタイヤの側面に、ローテーションマークと呼ばれる矢印が表示される。

回転方向性タイヤでは、ローテーションマークに従ってブレーキディスクを締付ける必要がある。
そこで、図９に示すように、ロボット５５のアーム５６に基板１１を取付け、この基板１１にカメラ５４を設ける。そして、カメラ５４がタイヤ５７に沿うように、ロボット５５で基板１１を旋回させる。カメラ５４の撮像はディスプレイ５８に表示させる。

図１０（ａ）に示すように、基準矢印５９とディスプレイ５８上のローテーションマーク６１が合致しているときは、締付け作業可能と判定する。
図１０（ｂ）に示すように、基準矢印５９とディスプレイ５８上のローテーションマーク６１が不一致のときは、締付け作業は不可と判定し、対策を促す。

図７に示すように、基板１１の空きスペースにカメラ５４を取付けるため、基板１１のさらなる有効利用が図れる。見方を変えると、基板１１に５本ではなく、３本のナットランナ２５、２７、２９を載せたため、空きスペースが生まれたとも言える。

尚、被締付部品は、ボルトの他、ナット、ビスであってもよい。
また、係合部は、ソケットの他、レンチ、ドライバービットであってもよい。
また、本発明の多軸締付技術は、ブレーキディスク用ボルトの締付けに好適であるが、車輪のハブへのタイヤの締付けや、配管のフランジボルトの締付けや、一般機械の締付けに適用することは差し支えない。

本発明の多軸締付技術は、ブレーキディスク用ボルトの締付けに好適である。

１０…多軸締付装置、１２…第１レール、１４…第２レール、２３…アクチュエータ、２４…第１係合部、２６…第２係合部、２８…第３係合部、３０、３０Ｂ…正五角形、３１…第１頂点、３２…第２頂点、３３…第３頂点、３４…第４頂点、３５…第５頂点、３６…第１頂点と第３頂点を通る線、３７…第１頂点と第４頂点を通る線、４１…第１被締付部品、４２…第２被締付部品、４３…第３被締付部品、４４…第４被締付部品、４５…第５被締付部品、４９…正四角形。

Claims (7)

1. 正多角形の頂点に配置される被締付部品を、回転させる複数の係合部が備えられている多軸締付装置であって、
   前記頂点は、正五角形に反時計回りに配置される第１頂点〜第５頂点からなり、
   前記係合部は、前記第１頂点に配置される第１係合部と、前記第３頂点に配置される第２係合部と、前記第４頂点に配置される第３係合部とからなることを特徴とする多軸締付装置。
2. 前記第２係合部は、前記第１頂点と前記第３頂点とを通る線に平行な第１レールに沿って移動可能に設けられ、
   前記第３係合部は、前記第１頂点と前記第４頂点とを通る線に平行な第２レールに沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の多軸締付装置。
3. 前記第２係合部と前記第３係合部は、１個のアクチュエータで一括して移動されることを特徴とする請求項２記載の多軸締付装置。
4. 前記第３係合部は、前記第２レールの側方へ待避可能とされていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の多軸締付装置。
5. 請求項１記載の多軸締付装置を用いて実施する多軸締付方法であって、
   前記第１〜第３係合部を前記第１〜第５頂点に置かれる第１〜第５被締付部品のうちの３つに嵌めて回転させる第１締付工程と、
   前記第１〜第３係合部を待機位置へ戻し、前記第１〜第５被締付部品のうち締付けていない２つに前記第１〜第３係合部のうちの２つを嵌めて回転させると共に前記第１〜第３係合部のうちの１つは被締付部品に嵌めるが回転させないで実施する第２締付工程と、からなることを特徴とする多軸締付方法。
6. 請求項２又は請求項３記載の多軸締付装置を用いて実施する多軸締付方法であって、
   固定状態の前記第１係合部に、前記第２係合部及び前記第３係合部を接近又は離すことで、所望の大きさの正五角形の頂点に前記第１〜第３係合部を配置する準備工程と、
   前記第１〜第３係合部を前記第１〜第５頂点に置かれる第１〜第５被締付部品のうちの３つに嵌めて回転させる第１締付工程と、
   前記第１〜第３係合部を待機位置へ戻し、前記第１〜第５被締付部品のうち締付けていない２つに前記第１〜第３係合部のうちの２つを嵌めて回転させると共に前記第１〜第３係合部のうちの１つは被締付部品に嵌めるが回転させないで実施する第２締付工程と、からなることを特徴とする多軸締付方法。
7. 請求項４記載の多軸締付装置を用いて実施する多軸締付方法であって、
   ４角形又はそれ以上の偶数多角形の対角頂点又は隣接する頂点に前記第１係合部と前記第２係合部を配置すると共に前記第３係合部を前記第２レールの側方へ待避させる模様替え工程と、
   前記偶数の被締付部品のうち２つに前記第１係合部と前記第２係合部を嵌めて回転させる第１締付工程と、
   前記偶数の被締付部品のうち残りの２つに前記第１係合部と前記第２係合部を嵌めて回転させる第２締付工程と、からなり、この第２締付工程を少なくとも１回実施することで偶数の被締付部品の全てを締付けることを特徴とする多軸締付方法。

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